Tonga-Ausbruch – Ungewöhnliche Explosion könnte möglicherweise sogar das Erdklima erwärmen

Als im Januar ein Unterwasservulkan in Tonga ausbrach, war seine wasserreiche Explosion gewaltig und ungewöhnlich – Wissenschaftler versuchen immer noch, seine Folgen zu verstehen. Der Vulkan Hunga Tonga schoss Millionen von Tonnen Wasserdampf hoch in die Atmosphäre. Dies geht aus einer Studie hervor, die am Donnerstag in der Zeitschrift Science veröffentlicht wurde.

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Verlangsamung der Kontinentalplattenbewegung beeinflusst das Timing der größten vulkanischen Ereignisse der Erdgeschichte

Wissenschaftler haben neue Erkenntnisse über den Zeitpunkt und die wahrscheinliche Ursache großer vulkanischer Ereignisse gewonnen, die sich vor Millionen von Jahren ereigneten und derartige klimatische und biologische Unruhen verursachten, dass sie zu einigen der verheerendsten Aussterbeereignisse in der Erdgeschichte führten. Überraschenderweise deuten die neuen Forschungsergebnisse, die heute in Science Advances veröffentlicht wurden, darauf hin, dass eine verlangsamte Bewegung der Kontinentalplatten das entscheidende Ereignis war. Dadurch konnte Magma an die Erdoberfläche aufsteigen und die verheerenden Auswirkungen verursachen.

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Ungewöhnliche Vorläuferphänomene des Island-Vulkanausbruchs 2021 dokumentiert

Das Geothermiefeld Svartsengi auf der Halbinsel Reykjanes im Südwesten Islands erlebte im Januar 2020 plötzliche Unruhephasen und Erschütterungen, die niemand erwartet hatte. Sofort machten sich Forschende daran, Instrumente zu installieren, um die Unruhen im Detail zu überwachen. Im Zentrum des geothermischen Hochtemperaturfeldes, wo sich wichtige Infrastrukturen befinden, darunter ein großes geothermisches Kraftwerk und das Thermalbad Blaue Lagune, wurde eine rasche Hebung von bis zu zwölf Zentimetern beobachtet, die von starker Seismizität begleitet wurde. 

Mit seiner gemeinsamen Arbeit, veröffentlicht in Nature Geoscience, hat das internationale Team von Forschern zum ersten Mal einen Vorläuferprozess identifiziert und dokumentiert, der zu einem Vulkanausbruch an einer aktiven ozeanischen Plattengrenze führte, bei dem keine Magmakammer in der Kruste beteiligt ist, sondern das Magma direkt aus dem Erdmantel stammt. Die Ergebnisse der Studie erklären auch die Wechselwirkung zwischen magmatischen Prozessen und geothermischen Hochtemperaturfeldern und unterstreichen die Rolle des Übergangs von zähplastischem zu sprödem Gestein beim Prozess der Krustenbildung an einer aktiven Plattengrenze.

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Phlegräische Felder: Strukturen und tiefe Prozesse an der Caldera mithilfe von Umgebungsrauschen rekonstruiert

Die Analyse des Rauschens, das von seismischen Stationen an der Oberfläche aufgezeichnet wurde, hat zu einer besseren Deutung der vulkanischen Prozesse der Phlegräischen Felder verholfen. Das Ergebnis wurde mithilfe eines neuen Bildgebungsverfahrens erzielt, das von einem internationalen Team von Wissenschaftlern des Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV-OV) in Italien und der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) entwickelt wurde.

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Ein Schrecken ohne Ende

Zu den größten Katastrophen der Erdgeschichte zählen neben kosmischen Einschlägen supervulkanische Eruptionen wie die des Toba-Vulkans auf Sumatra (Indonesien) vor etwa 75.000 Jahren, deren Auswirkungen sich über ganz Südostasien und darüber hinaus erstreckten. Ausbrüche ähnlicher Größenordnungen sind nur aus Yellowstone (USA) und von wenigen weiteren Vulkanen weltweit bekannt, die innerhalb des aktuellen geologischen Zeitalters des Quartärs aktiv waren. Bisher wurde angenommen, dass sich die Biosphäre innerhalb von Jahrzehnten bis Jahrhunderten von den Auswirkungen solcher Supereruptionen erholte. Ein internationales Forscherteam mit Beteiligung von Prof. Dr. Axel Schmitt vom Institut für Geowissenschaften der Universität Heidelberg konnte nun am Beispiel von Toba nachweisen, dass Supervulkane auch tausende Jahre nach ihrem Ausbruch aktiv und gefährlich bleiben.

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Kontinental-Pirouetten

Berechnungen und Modelle eines Teams aus Utrecht und Potsdam zeigen, wie ein aus dem Erdmantel gespeister Supervulkan Erdkrustenplatten nicht nur spreizte, sondern auch drehte. Die Vorgänge, die vor 105 Millionen Jahren begannen, haben noch heute dramatische Folgen: Erdbeben im Mittelmeerraum entstehen durch die seinerzeit angestoßenen Subduktionsprozesse.

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Ausbruch des Laacher-See-Vulkans neu datiert

Der Ausbruch des Laacher-See-Vulkans in der Eifel zählt zu den größten Eruptionen, die sich in Mitteleuropa ereignet haben. Der Vulkanausbruch förderte rund 20 Kubikkilometer Asche zutage und die Eruptionswolke reichte über 20 Kilometer in die Höhe, vergleichbar mit dem Ausbruch des Pinatubo auf den Philippinen im Jahr 1991. Technische Fortschritte und Funde von Baumresten, die im Zuge der Eruption begraben wurden, ermöglichen nun eine genaue Datierung des Ereignisses mit einer nur sehr geringen Unsicherheit. Demnach ist der Ausbruch des Laacher-See-Vulkans vor 13.077 Jahren erfolgt und damit 126 Jahre früher als bisher angenommen. Dies wirft ein neues Licht auf die Klimageschichte des gesamten nordatlantischen und europäischen Raums und erfordert eine Anpassung der europäischen Klimaarchive.

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Wann Erdbeben Vulkanausbrüche auslösen

Vulkanausbrüche können von Erdbeben ausgelöst werden. Allerdings ist dies vergleichsweise selten der Fall und passiert nur, wenn der Vulkan bereits zum Ausbruch bereit ist. Das zeigen Forschende um Gilles Seropian von der University of Canterbury, Neuseeland, unter Mitwirkung von Thomas Walter vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ und der Universität Potsdam anhand einer Vielzahl bereits vorhandener Daten und Studien. Sie haben analysiert, unter welchen Umständen damit gerechnet werden muss und welche Mechanismen dem zugrunde liegen. Ihre neue Klassifizierung von Vulkanen stellten sie im Fachmagazin Nature Communications vor. Daraus ergeben sich auch neue Ansätze für die Überwachung von Vulkanen.

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Neue Einblicke in das Innenleben von Magmakammern

Magmakammern sind große Gebilde aus geschmolzenem Gestein, die sich mehrere Kilometer unter der Erdoberfläche befinden. Sie sind aufgrund ihrer großen Entfernung zur Erdoberfläche schwer in Echtzeit zu untersuchen. Geologen untersuchen die Eruptivgesteine, die sich bilden, wenn diese Magmakammern abkühlen und schließlich durch die Kräfte der Erosion an der Erdoberfläche freigelegt werden. So können sie die Prozesse verstehen, die vor Millionen von Jahren in den Magmakammern stattfanden.

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